降雨环境下高速列车气动阻力性能研究

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  随着列车运行速度的不断提高,作用于高速列车上的气动力不断增大,降雨环境会导致列车的气动性能进一步恶化。降雨改变了列车周围流场的物质构成,列车运行时不仅受到空气的作用,还受到雨滴的撞击作用,形成气流、雨滴与列车之间复杂的祸合作用。为研究降雨环境对高速列车气动阻力性能的影响,基于Euler-Lagrange方法建立降雨环境下高速列车空气动力学计算模型,空气建模为连续相,采用Euler方法描述,雨滴建模为离散相,采用Lagrange方法描述,并考虑空气与雨滴之间的相互作用。计算区域上表面设置为离散相射流源的喷射口,并研究不同降雨强度条件下雨滴离散相参数(雨滴粒径、雨滴体积分数、雨滴降雨末速度)的计算方法,列车表面设置为壁膜边界条件,认为雨滴在与列车碰撞后破碎成小液滴并在列车表面形成水膜。数值计算结果表明,降雨强度对高速列车头车及尾车的气动阻力影响显著,头车气动阻力随着降雨强度的增加而增大,且近似与降雨强度成线性关系;尾车气动阻力随着降雨强度的增加而减小,且近似与降雨强度成线性关系;三车编组时的整车气动阻力随着降雨强度的增加而增大,且近似与降雨强度成线性关系。
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